ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы ЙС Т А Н Д А Р Т

Р О С С И Й С К О ЙФ Е Д Е Р А Ц И И

ГОСТ Р м эк 60793 - 1- 42—

2013

ВОЛОКНА ОПТИЧЕСКИЕЧ а с т ь 1-42

Методы измерений и проведение испытаний. Хроматическая дисперсия

IEC 60793-1-42:2007

Optical fibres - Part 1-42: Measurement methods and test procedures - Chromatic dispersion

(IDT)

Издание официальное

МоскваСтандартинформ

2014

кардиган крючком

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Всерос-сийский научно- исследовательский. проектно конструкторский и технологический институт кабельной промышленно­сти- (ОАО «ВНИИКП») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международ­ного стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 46 «Кабельные изделия»3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому

регулированию и метрологии от 06 сентября 2013 г. № 909-ст4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60793-1-42:2007 «Волокна

оптические. Часть 1-42. Методы измерений и проведение испытаний. Хроматическая дисперсия- (IEC 60793-1-42:2007 «Optical fibres - Part 1-42: Measurement methods and test procedures - Chromatic dis­persion»).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использо вать вместо ссылочных между­народных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе «Националышв стан­дарты». В случав пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указате­ля «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты разме­щаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте нацио­нального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет (gost.ru)

© Стандартинформ. 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техни­ческому регулированию и метрологии.

II

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т Р О С С И Й С К О Й Ф Е Д Е Р А Ц И И

ВОЛОКНА ОПТИЧЕСКИЕ Ч а с т ь 1-42

Методы измерений и проведение испытаний. Хроматическая дисперсия

Optical ffcres. Part 1-42. Measurement methods and test procedures. Chromatic dispersion

Дата введения — 2015—01—01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает единые требования к измерению хроматической дисперсии оптического волокна (далее - волокно), таким образом содействуя проверке пригодности к использова­нию в коммерческих целях волокон и кабелей.

Хроматическая дисперсия изменяется в зависимости от длины волны. Некоторые методы и схемы реализации позволяют измерять групповую задержку как функцию от длины волны и значения хрома­тической дисперсии и крутизны дисперсии получать из производных (относительно длины волны) этих данных. Это дифференцирование чаще всего проводят после подгонки данных к математической мо­дели. Другие схемы реализации могут позволить проводить прямые измерения (хроматической диспер­сии) для каждой из требуемых длин волн.

Для некоторых категорий волокна признаки хроматической дисперсии устанавливают с помощью характеристик конкретной модели. В этих случаях соответствующая рекомендация или стандарт уста­навливает модель, подходящую для определения указанных характеристик. Для других категорий во­локна дисперсия ограничена указанным диапазоном для одного или нескольких указанных интервалов длин волн. В последнем случае могут быть проведены прямые измерения при крайних значениях диа­пазона длин волн или измерения с помощью некоторой приближенной математической модели, позво­ляющей применить методы или схемы реализации измерения групповой задержки или хранение со­кращенного набора коэффициентов, необходимых для расчета значений интерполированной диспер­сии для указанных длин волн, которые могут не совпадать с действительными значениями, полученны­ми при прямых измерениях.

В приложении Е представлено общее описание подгонки хроматической дисперсии к математиче­ской модели и приведено несколько уравнений математической модели, подходящих для использова­ния при любом методе измерения или категории волокна.

В настоящем стандарте приведены четыре метода измерения хроматической дисперсии:- метод А: фазовый сдвиг;• метод В: спектральная групповая задержка во временной области;- метод С; дифференциальный фазовый сдвиг.- метод D; интерферометрия.Методы А. В и С применяют для измерения хроматической дисперсии следующих волокон в ука­

занном диапазоне длин волн:- ступенчатого многомодового волокна категории А1;- многомодовых волокон типов A4f. A4g и A4h;- одномодовых волокон класса В (всех категорий).Метод D применяют для измерения значений хроматической дисперсии одномодовых волокон ка­

тегорий В1. В2. В4 и В5 в диапазоне длин волн от 1000 до 1700 нм.Данные методы могут быть применены для измерения хроматической дисперсии в лабораторных,

заводских и полевых условиях, и при проведении измерений может быть выбран требуемый диапазон длин волн. Измерения проводят при температуре, как указано в МЭК 60793-1. таблица 1 - Стандартный диапазон атмосферных условий [температура (23 ± 5)°С].

Данные методы применяют для отрезков волокна или кабеля длиной более 1 км. Их также допус­кается применять для отрезков меньшей длины, но при этом могут ухудшаться точность и стабильность результатов измерений. Метод D предпочтителен для более коротких отрезков волокна (от 1 до 10 м).

Издание официальное

1

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Общая информация для всех методов содержится в разделах 1-8. а информация, касающаяся каждого метода в отдельности. - в приложениях А, В. С и D соответственно.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:п

МЭК 60793-2 Волокна оптические. Часть 2. Технические условия на изделие. Общие положения(IEC 60793-2. Optical fibres - Part 2: Product specifications - General)

2|МЭК 60793-1-1:2002 Волокна оптические. Часть 1-1. Методы измерений и порядок проведения

испытаний. Общие положения и руководство (IEC 60793-1-1:2002. Optical fibres - Part 1-1: Measurement methods and test procedures - General and guidance)

nМЭК 60793-1-41 Волокна оптические. Часть 1-41. Методы измерений и порядок проведения ис­

пытаний. Ширина полосы пропускания (IEC 60793-1-41. Optical fibres - Part 1-41: Measurement methods and test procedures - Bandwidth)

3 Обзор методов

3.1 Метод А. Фазовый сдвиг

Данный метод описывает методику для определения хроматической дисперсии всех категорий одномодовых волокон класса В. градиентных многомодовых волокон категории А1 и волокон типов A4f, A4g и A4h в указанном диапазоне длин волн с использованием относительных фазовых сдвигов между синусоидально модулированными сигналами оптических источников на разных длинах волн. Как прави­ло. источниками служат лазерные диоды, диоды, излучающие отфильтрованный свет, или источники самопроизвольного усиленного отфильтрованного излучения (ASE). Относительные значения фазового сдвига преобразуют в относительные значения временной задержки, и затем по результирующим зна­чениям спектральной групповой задержки подбирают уравнение для каждого типа волокна.

3.2 Метод В. Спектральная групповая задержка во временной области

Данный метод описывает методику для определения хроматической дисперсии всех категорий одномодовых волокон класса В. градиентных многомодовых волокон категории А1 и волокон типов A4f, A4g и A4h с использованием в качестве источника света Nd:YAG/Bono«OHHoro рамановского лазера или многолучевых лазерных диодов, работающих при значениях длин волн как больших, так и меньших ти­пового значения длины волны при нулевой дисперсии.

При использовании данного метода измеряют разность времен задержки оптического импульса на протяжении отрезка волокна известной длины для нескольких значений длин волн. Также проводят стандартную серию испытаний на протяжении короткого отрезка эталонного волокна, и полученные значения вычитают из значений, полученных для испытуемого волокна, с целью получить относитель­ные значения спектральной групповой задержки.

По результирующим значениям спектральной групповой задержки подбирают уравнение для каж­дого типа волокна.

Следует применять последнее издание указанного стандарта, включая все последующие изменения. Заменен на МЭК 60793-1-1:2008. Для однозначного соблюдения требований настоящего стандарта, выра­

женных в датированных ссылках, рекомендуется использовать только данный ссылочный стандарт.

2

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

3.3 Метод С. Дифференциальный фазовый сдвиг

Данный метод описывает методику для определения хроматической дисперсии всех категорий одномодовых волокон класса В. градиентных многомодовых волокон категории А1 и волокон типов A4f, A4g и A4h. Коэффициент дисперсии для указанного значения длины волны определяют из дифферен­циальной групповой задержки между двумя близко расположенными значениями длины волны.

При использовании данной методики источник модулированного светового сигнала соединяют с испытуемым волокном и фазу светового сигнала, возбуждаемого в волокне при первом значении длины волны, сравнивают с фазой светового сигнала, возбуждаемого в волокне при втором значении длины волны. Среднее значение хроматической дисперсии на интервале между двумя значениями длины волны определяют из дифференциального фазового сдвига, интервала между значениями длины вол­ны и длины волокна.

Коэффициент хроматической дисперсии при длине волны, имеющей среднее значение по отно­шению к двум значениям длины волны, при которых проводят испытание, полагают равным среднему значению хроматической дисперсии на интервале между этими двумя значениями длины волны. По результирующим значениям хроматической дисперсии подбирают уравнение для каждого типа волокна.

3.4 Метод D. Интерферометрия

Данный метод описывает методику для определения хроматической дисперсии одномодовых во­локон категорий В1, В2. В4 и В5 в диапазоне длин волн от 1000 до 1700 нм. При использовании данного метода испытаний может быть измерена хроматическая дисперсия короткого отрезка волокна.

Данным методом измеряют временную задержку, зависящую от длины волны, между испытуемым образцом и эталонной траекторией с использованием интерферометра Маха-Цендера. Эталонная тра­ектория может представлять собой воздушную траекторию или одномодовое волокно с известным зна­чением спектральной групповой задержки.

Следует учесть, что экстраполяция значений хроматической дисперсии, полученных из интерфе­рометрического испытания на волокнах от отрезков в несколько метров до длинных секций волокна, предполагает продольную однородность волокна. Это допущение действительно не во всех случаях.

4 Эталонные методы испытаний

4.1 Многомодовые волокна категории А1 и типов A4f, A4g и A4h

Для многомодовых волокон категории А1 и типов A4f. A4g и A4h метод В (спектральная групповая задержка во временной области) принят в качестве эталонного метода испытаний (RTM). который ис­пользуют при разрешении спорных ситуаций.

4.2 Одномодовые волокна класса В

Для всех категорий одномодовых волокон класса В метод А (фазовый сдвиг) принят в качестве эталонного метода испытаний (RTM).

5 Оборудование

Следующее оборудование используют при измерениях всеми методами. В приложениях А. В. С и D содержатся схемы размещения оборудования и другие требования к оборудованию, которые отно­сятся к методам А. В. С и D соответственно.

5.1 Оптика возбуждения

Выход с источников сигнала соединяют с испытуемым волокном или эталонным волокном таким образом, чтобы физическая длина траектории для каждого источника была постоянной во время изме­рения (соблюдение данного требования позволяет избежать изменения относительных фаз источников вследствие изменения длины траекторий). Соответствующие устройства могут включать в себя много­канальные одномодовые оптические переключатели или съемные оптические соединители.

При проведении измерений на многомодовых волокнах категории А1. типов A4f. A4g и A4h усло­вия возбуждения должны соответствовать аналогичным условиям метода А (измерение импульсной характеристики) МЭК 60793-1-41.

3

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

5.2 Модовый фильтр высокого порядка (одномодовое волокно)

При проведении измерений на одномодовом волокне применяют метод, позволяющий удалять распространяющиеся моды высокого порядка в соответствующем диапазоне длин волн. Примером та­кого модового фильтра высокого порядка служит одиночная петля достаточно малого радиуса, позво­ляющего сдвинуть критическое значение длины волны ниже минимального значения длины волны в соответствующем диапазоне.

5.3 Оборудование позиционирования входного конца волокна

Входной конец образца соединяют с источником света. Примерами используемых для этого средств могут служить устройства трехмерного точного позиционирования или средства механического соединения, например соединители, вакуумные муфты, трехстержневые муфты и т.д. Положение во­локна во время испытания должно оставаться стабильным.

5.4 Оборудование позиционирования выходного конца волокна

Для обеспечения позиционирования выходного конца образца используют средства, обеспечива­ющие передачу направленной оптической мощности в детектор системы. Такая передача мощности может быть достигнута с использованием линз или механическим соединением с пигтейлом детектора.

5.5 Оборудование для проведения расчетов

Для целей управления оборудованием, получения данных и числовой оценки данных может быть использован цифровой компьютер.

6 Отбор и подготовка образцов

6.1 Длина образца

При применении методов А, В и С образец должен представлять собой волокно или кабель из­вестной длины и достаточно длинный для достижения адекватной точности измерения фазы. Типовая минимальная длина образца - 1 км. Вследствие того, что волокна типов A4f. A4g и A4h имеют большие потери, чем волокна категории А1. для данных волокон (A4f. A4g, A4h) допускается минимальная длина образца 100 м.

П р и м е ч а н и е — Использование более коротких отрезков при измерениях влияет на стабильность ре­зультатов измерений. При использовании более длинных отрезков, как правило, достигают лучшей стабильности результатов измерений.

При применении метода D (интерферометрия) длина типового образца должна находиться в диа­пазоне от 1 до 10 м.

6.2 Торцовая поверхность образца

На входном и выходном концах каждого образца подготавливают плоскую торцевую поверхность, перпендикулярную к оси волокна.

6.3 Эталонное волокно

Одномодовое волокно с известными характеристиками дисперсии должно быть использовано для компенсации хроматичесхих задержек в оптических источниках и других компонентах оборудования. Длина данного волокна должна быть не более 0.2 % длины образца.

Для волокон типов A4f, A4g и A4h длина эталонного волокна должна быть не более 2 м. Если эта длина превышает 0.2 % длины испытуемого образца, то хроматическую дисперсию эталонных волокон учитывают. Для этого значения хроматической дисперсии данных эталонных волокон вычитают из ре­зультатов измерений на образце.

П р и м е ч а н и е — Колебания температуры образца во время испытаний должны лежать в диапазоне от 0.1 "С до 1 'С в зависимое™ от поведения образца во времени вследствие данного изменения.

4

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

7 Порядок проведения испытания

Методики проведения испытаний в соответствии с методами А. В. С и D указаны в приложениях А. В. С и D соответственно.

Измерения на эталонном волокне проводят при применении всех методов. Данные по эталонному волокну могут быть сохранены для использования их при проведении измерений на образцах. Измере­ния на эталонном волокне повторяют в случаях изменения в составе оборудования источника света или приемной оптики, или электронных устройств.

8 Расчеты

Расчет относительной задержки для каждого метода приведен в приложениях А. В. С и D соответ­ственно.

Остальная часть настоящего раздела посвящена описанию числовой подгонки, применяемой к данным спектральной групповой задержки, нормированной по длине т(А). для каждого метода: также см. приложение Е.

А - длина волны, нм;т(А) - подобранное значение нормированной спектральной групповой задержки, пс/км;0(A) - коэффициент хроматической дисперсии. пс/(нм км). вычисляемый по формуле

D(A) = dt(A) /dA; (1)Аз-длина волны при нулевой дисперсии, нм;т(Ао) - относительное минимальное значение задержки для длины волны при нулевой диспер­

сии. пс/км;S(А) - крутизна дисперсии. пс/(нм2 км), вычисляемая по формуле

S(A)= dD(A) / dA; (2)S j - крутизна дисперсии для длины волны при нулевой дисперсии, пс/(нм2 км).

П р и м е ч а н и е — т(А) и ДА) могут быть значениями прямых измерений или результатом подгонки зна­чений прямых измерений к указанным функциям.

Например, в случаях когда функция подгонки данных указана, коэффициенты выражения в правой части уравнения подбирают таким образом, чтобы сумма квадратичных ошибок, относящихся к прямым измерениям, была минимальной.

Коэффициенты подгонки указаны как переменные А. В. С. D или Е; также см. приложение Е.

8.1 Многомодовые волокна категории А1 и типов A4f, A4g, A4h и одномодовые волокна категорий В1.1 и В1.3

Следующее применимо к многомодовым волокнам категории А1 и типов A4f. A4g. A4h и одномо­довым волокнам категорий В 1.1 и В 1.3 на длинах волн около 1310 нм.

Подобранные значения задержки или дисперсии должны соответствовать математической форме трехчлена Зеллмайера (см. приложение Е). Расчеты для коэффициента хроматической дисперсии ДА), длины волны при нулевой дисперсии Аз и крутизны дисперсии для длины волны при нулевой дисперсии Sb приведены в приложении Е.

Только в области 1550 нм хроматическую дисперсию допускается аппроксимировать как линейную функцию от длины волны (квадратичная подобранная математическая модель для данных задержки); см. приложение Е.

8.2 Одномодовые волокна категории В1.2

Следующее применимо к одномодовым волокнам категории В1.2.В зависимости от требований к точности для интервалов длин волн до 35 нм допускается исполь­

зовать квадратичную подобранную математическую модель в области 1550 нм. Данное подобранное уравнение не должно быть применено в целях прогнозирования значений хроматической дисперсии для длин волн вне диапазона, использованного для подбора. Для больших интервалов длин воли реко­мендуется использовать подобранную математическую модель в виде пятичлена Зеллмайера или по­линома 4-го порядка. Это не предполагается использовать в области 1310 нм.

Расчеты для коэффициента хроматической дисперсии ДА) и крутизны дисперсии S(A) приведены в приложении Е.

5

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

8.3 Одномодовые волокна категории В2

Следующее применимо к одномодовым волокнам категории В2.В зависимости от требований к точности для интервалов длин волн до 35 нм допускается исполь­

зовать квадратичную подобранную математическую модель в области 1550 нм. Данное подобранное уравнение не должно быть применено в целях прогнозирования значений хроматической дисперсии для длин волн вне диапазона, использованного для подбора. Для больших интервалов длин волн реко­мендуется использовать подобранную математическую модель в виде пятичлена Зеллмайера или по­линома 4-го порядка. Это не предполагается использовать в области 1310 нм.

Соответствующий коэффициент хроматической дисперсии ЦК), длина волны при нулевой дис­персии Ао и крутизна дисперсии для длины волны при нулевой дисперсии приведены в приложении Е.

8.4 Одномодовые волокна категорий В4 и В5

Следующее применимо к одномодовым волокнам категорий В4 и В5.Как правило, для больших интервалов длин волн (более 35 нм) рекомендуется использовать по­

добранную математическую модель в виде пятичлена Зеллмайера или полинома 4-го порядка. Данное подобранное уравнение не должно быть применено в целях прогнозирования значений хроматической дисперсии для длин волн вне диапазона, использованного для подбора.

П р и м е ч а н и е — Только для волокон категории В4 квадратичная подобранная математическая модель может быть использована при коротком интервале длин волн (S 35 нм). Данная подобранная математическая модель не должна быть применена в целях прогнозирования значений хроматической дисперсии для длин волн вне диапазона, использованного для подбора.

Соответствующий коэффициент хроматической дисперсии ЦК) и крутизна дисперсии S[K) приве­дены в приложении Е.

9 Результаты

9.1 Информация, представляемая по каждому измерению:

- дата проведения и наименование измерения:- уравнение (уравнения), используемое для расчета результатов;- обозначение образца;- длина образца, используемого для нормирования длины;- результаты измерений по требованию в подробной спецификации на волокно.

П р и м е ч а н и е — Примеры информации, требования к представлению которой могут содержаться в по­дробной спецификации на волокно:

a) значения коэффициента дисперсии, получаемые при измерении для указанных значений длин волн:b ) минимальное и/ипи максимальное значения дисперсии для указанного диапазона длин волн;c) длина волны при нулевой дисперсии и крутизна дисперсии для данной длины волны.

9.2 Информация, предоставляемая по требованию:

- используемый метод измерений: А. В. С или D;- описание оптического источника (источников) и длины волны, используемых при испытании:- частота модуляции (если используют);- описание детектора сигнала, электронных устройств обнаружения сигнала и устройства задерж­

ки сигнала:- описание используемых методик расчета:- дата последней калибровки измерительного оборудования.

10 Информация в подробной спецификации на волокно/кабель

Информация, содержащаяся в подробной спецификации на волокно/кабель:* тип измеряемого волокна;- критерии приемки или отбраковки;- информация, представляемая в отчете;- любое отклонение от установленного порядка проведения измерений.

6

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Приложение А (обязательное)

Требования, относящиеся к методу А. Фазовый сдвиг

А.1 Оборудование

А .1.1 Источник света

Источник света должен быть стабильным по положению, по интенсивное™ излучения и по длине волны на промежутке времени, достаточно продолжительном для завершения процедуры измерения. Многолучевые лазер­ные диоды (для примера см. рисунок А.1), лазерные диоды с перестраиваемой длиной волны, светодиоды (для примера см. рисунок А.З) или широкополосные источники (например, Nd:YAG лазер с рамановским волокном или ASE источник) могут быть использованы в зависимости от диапазона длин волн, выбранного при измерении.

Длина волны, возбуждающей испытуемое волокно, гложет быть выбрана с использованием оптического пере­ключателя. монохроматора, дисперсионных устройств, оптических фильтров, опшческих муфт или с помощью настройки лазера в зависимости от типа источников света и измерительной установки. Селектор длин волн может быть использован на входе или выходе испытуемого волокна.

Для волокон категории В1, на которых проводят измерения с использованием системы, работающей на трех длинах волн и в которой эти длины волн включают в себя длину волны с нулевой дисперсией \ j (см. рисунок А.2). допустимое отклонение или нестабильность 6Л центральной длины волны приведет к максимальным погрешностям ЗбЛ при измерении Ас- Максимальные погрешности при измерении крутизны дисперсии Si прямо пропорциональны 6А/ДА (где ДА - интервал между значениями длины волны источника) и будут равны приблизительно 0,012 пс/(нм* км) для 6А /ДА = 1 нм/30 нм.

Погрешностей, меньших вышеуказанных максимальных погрешностей, достигают при использовании оптиче­ских источников со средней длиной волны, близкой к ожидаемому значению А;, для образца, или при использовании более трех значений длины волны, или применяя оба данных способа.

Как правило, в случае использования лазерных источников достаточно одного лазерного диода с одной про­дольной модой, регулируемой температурой и стабилизацией выходной мощности (например. PIN-диод с обратной связью). Дополнительный лазер может потребоваться для эталонной линии для установок при проведении измере­ний в полевых условиях (см. А. 1.4).

А.1.2 Ширина спектра

Ширина спектра источника при измерении на образце должна быть не более 10 нм по уровню 50 % макси­мальной мощное™ (FVVHM).

А 1.3 Модулятор

С помощью модулятора проводят амплитудную модуляцию сигналов источников света с цепью получить форму сигнала с одной, доминантной составляющей Фурье. Например, может быть приемлемой модуляция сигна­ла с синусоидальной, трапецеидальной или прямоугольной формой волны. Стабильность частоты должна быть досгагнута минимум для одной моды из 106.

При измерении фазового сдвига необходимо избегать неопределенности, связанной с градуировкой 360(л). где л - целое число, путем отслеживания изменений фазы в 360’ или выбора частоты модулятора, достаточно низ­кой для ограничения относительных фазовых сдвигов до значений, меньших 360”. Максимальную частоту для фа­зового сдвига в 360" для волокон категории В1 определяют по формуле

где f „ — максимальная частота для фазового сдвига в 360” для волокон категории В1. МГц;L — максимальное ожидаемое значение длины образца, км;Su — ожидаемое типовое значение крутизны дисперсии при А& пс/(нм'' км);А* — ожидаемое типовое значение длины волны при нулевой дисперсии, нм:А и \ — пара значений длины волны, используемая при измерениях и минимизирующая Частота модулятора должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить адекватную точность измерения. Следующая формула служит примером зависимости точности измерений от характеристик испытательной

системы: для волокон категории В1 и системы, работающей на трех длинах волн, в которой интервал между значе­ниями длины волны источников равен ДА, максимальные погрешности будут равны 0.0012 пс/(нм'! км) для Sc и 0.4 нм для Ad при минимальной частоте модулятора / т „„ определяемой по формуле

А ф -107(А.2)

7

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Многолучевые лазерные диоды

Оптический пе­реключатель

Испытуемый образец или калибровочное волокно

Эталонная волоконная линия (несовмещенное оборудова­ние»

-------------- L Детектор

Регулируе­мый аттеню­атор

Усилитель

Эталонная волоконная линия (несовмещенное оборудование)

^енёрато^сигналов

Усилитель

Электрический эталонный Эталонный сигнал (совмещенное обо- сигнал

рудоеание)

Фазометр - о о—

Сигнал

Рисунок А.1 - Комплект оборудования для измерения хроматической дисперсии. Система на основемноголучевого лазера (типовая)

Рисунок А.2 - Типовая задержка и кривые дисперсии

где — минимальная частота модулятора. МГц;Дф — общая нестабильность фазы измерительного оборудования, градусы;L — минимальное ожидаемое значение длины образца, км;ДА — средний интервал между значениями длины волны соседних источников, нм.

Следовательно, для Дф = 0.1", L = 10 км и ДА = 32 нм требуется минимальная частота, равная приблизитель­но 100 МГц.

П р и м е ч а н и я1 Уравнение (А.2) было выведено путем неоднократного решения в целях определения Ао и So уравнения

временной задержки (2) в разделе 8 с различными интервалами значений длины волны и нестабильности фазы.

8

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

2 Погрешностей, меньших вышеуказанных максимальных погрешностей, достигают путем выбора источни­ков. имеющих среднее значение длины волны, близкое к ожидаемому значению для образца, и использования более трех значений длины волны или применения обоих данных способов.

Фазовая модуляция у каждого источника света может настраиваться для упрощения калибрования комплекта оборудования для проведения измерений.

А .1.4 Детектор сигнала и электронные устройства для обнаружения сигнала

Совместно с фазометром используют оптический детектор, чувствительный в диапазоне измеряемых длин волн. Усилитель может быть использован для повышения чувствительности системы обнаружения. Типовая систе­ма может включать в себя PIN-фотодиод, FET-усилитель и векторный вольтметр.

Система детектор-усилитель-фазо метр реагирует только на основную составляющую Фурье модулирующего сигнала и выдает значение фазового сдвига сигнала, постоянное в диапазоне полученной мощности оптического сигнала. Диапазоном полученной мощности можно управлять при помощи регулируемого оптического аттенюатора.

А.1.5 Эталонный сигнал

Эталонный сигнал с той же доминантной составляющей Фурье, что и модулирующий сигнал, подают на фа­зометр. в котором измеряют дифференциальные фазы источников сигнала. Эталонный сигнал должен быть син­хронизирован по фазе с модулирующим сигналом и его. как правило, получают из модулирующего сигнала.

П рим еры ко нф игур ац ий эт а лонно го сигнала (см. р и сун ки А .1 и А.З д л я прим е ров а. Ь и с).a) В случае совмещения источников сигнала и детектора, например при лабораторных испытаниях или во

время калибрования, электрическое соединение может быть использовано между генератором сигнала и эталон­ным портом фазометра.

b ) Оптический переключатель, помещенный перед образцом, и детектор могут также быть использованы при совмещенном оборудовании.

c) При полевых испытаниях оптических кабелей (источники и детектор не совмещены) гложет быть применена оптическая пиния, как правило, включающая в свой состав источник модулированного светового сигнала, волокно и детектор, аналогичные используемым для образца.

d) Эталонный сигнал при полевых испытаниях может также передаваться по испытуемому волокну с исполь­зованием уплотнения по длинам волн.

А.2 Проведение испытаний

А.2.1 Калибрование

Помещают эталонное волокно (6.3) в измерительное устройство и вводят эталонный сигнал (А.1.5). Измеря­ют и регистрируют фазу ф»(Л,) для каждого источника сигнала.

В качестве альтернативы, если фаза источников сигнала может быть регулируемой, то при размещении эта­лонного волокна в измерительном устройстве фазы всех источников сигнала должны быть выровнены. Затем про­водят измерения на образце как описано в А.2.2. В этом случае <р„ (А,) = 0 для расчетов в А.3.1.

И спы туемы й образец или калибровочное волокно

Рисунок А.З - Комплект оборудования для измерения хроматической дисперсии. Система на основесветодиодов (типовая)

9

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

А.2.2 Измерения на образце

Помещают образец в измерительное устройство и вводят эталонный сигнал (см. А. 1.5). Измеряют и реги­стрируют фазу фва(А,) каждого источника сигнала.

П р и м е ч а н и е — Все измерения на образце и калибровочные или выравнивающие измерения проводят при уровне мощности оптического сигнала на входе детектора, настроенного на диапазон сигнала, позволяющий минимизировать фазовые сдвиги в детекторе и электронных устройствах детектора, зависящие от уровня мощно­сти.

А.З Расчеты

А.3.1 Вычитают измеренное входное значение фазы для каждой длины волны из выходного значения фазы для этой длины волны. Относительная групповая задержка

1 0 6для всех А,. (А.З)

3 6 0 -/ -Lгде г (А,) — относительная групповая задержка, пс/км;

(А/) — значение, измеренное в А.2.2. градусы;<р» (А,) — значение, измеренное в А.2.1. градусы;f — частота модулирующего сигнала. МГц;L — длина образца без участка для калибрования, км.

А.3.2 Используя данные задержки в А.3.1. рассчитывают значения, максимально соответствующие одному из уравнений задержки в разделе 8.

А.3.3 Используя максимально точно подобранные значения соответствующих коэффициентов из раздела 8. рассчитывают дисперсию 0{А) или другие параметры, указанные в стандартах технических условий на волокно. Рисунок А.2 представляет собой пример данных задержки t(A) и рассчитанной дисперсии D(А).

А.3.4 Дисперсия гложет быть определена через значения длины волны при нулевой дисперсии Лц и крутизны S; или указанием коэффициента хроматической дисперсии для одного или более значений длины волны или обои­ми этими способами. В некоторых случаях длина волны при нулевой дисперсии и параметры крутизны используют только для расчета коэффициента дисперсии для значений длин волн, значительно отстоящих от значения длины волны при нулевой дисперсии.

Если указано значение длины волны при нулевой дисперсии, то значения длины волны, на которых проводят измерения, должны включать в себя значение длины волны при нулевой дисперсии или включать в себя данные для значения длины волны в пределах 100 нм. Если значения длины волны при нулевой дисперсии и крутизны ис­пользуют только для расчета коэффициентов дисперсии для значений длин волн, значительно отстоящих от зна­чения длины волны при нулевой дисперсии, то измерения должны охватывать значения длин волн, для которых проводят расчеты. Если коэффициент дисперсии указан, измерения должны охватывать диапазон длин волн, для которого указан коэффициент дисперсии. В приложении Е приведена информация по измеряемым диапазонам длин волн и соответствующей методике подбора математической модели.

10

Приложение В (обязательное)

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Требования, относящиеся к методу В. Спектральная групповая задержка во временнойобласти

В.1 Оборудование

8.1.1 Источник света

В.1.1.1 Волоконный рамановский лазерСистема на основе волоконного рамановского лазера, состоящая из Nd:YAG лазера с синхронизацией мод и

модуляцией добротности, который возбуждает соответствующий отрезок (приблизительно 200 м) одномодовото волокна, и устройства фильтрации спектра, такого как, например, дифракционный монохроматор, должна обладать способностью генерировать оптические импульсы малой длительности {< 400 пс по уровню полумаксимума (FWHM)] и достаточной интенсивности и пространственной и временной стабильности излучения для проведения указанных измерений (см. рисунок В.1).

В. 1.1.2 Многолучевые лазерные диодыМноголучевые (три или более) инжекционные лазерные диоды, работающие на нескольких длинах волн, счи­

тают пригодными для целей данных измерений, если они имеют малую длительность импульса (менее 400 пс FVVHM), стабильны по интенсивности излучения и могут быть стабильно приведены в действие во время измерения (см. рисунок В2).

В.1.1.3 Лазерные диоды с регулируемой длиной волныОдин или более лазерных диодов с регулируемой длиной волны (например, лазер с внешним резонатором)

допускается использовать, если они генерируют импульсы t/алой длительности (менее 400 пс FWHM), стабильны по интенсивности излучения, могут обеспечивать стабильность длины волны и могут быть стабильно приведены в действие во время измерения.

В. 1.1.4 Ширина спектраШирина спектра источника при измерении на образце должна быть не более 10 нм при уровне значений

мощности излучения в 50 % максимума (FWHM).

Рисунок В.1 - Структурная схема. Система на основе волоконного рамановского лазера

В. 1.2 Детектор сигналаПрименяют высокоскоростной оптический детектор, например германиевый лавинный фотодиод, чувстви­

тельный в диапазоне используемых длин волн. Он должен быть линейным в пределах 10 % превышения диапазона возникающих значений интенсивности излучения. Ограничивающее условие линейности заключается в том, что вершина импульса не сжата в целях невоздействия на ее положение на временной оси. Широкополосный усили­тель допускается использовать для увеличения чувствительности системы обнаружения сигнала при условии соот­ветствия требованиям стандартов технических условий на волокно по скорости и линейности. Оптический аттенюа­тор может быть использован для поддержания постоянной амплитуды сигнала.

В. 1.3 Электронные устройства обнаружения сигнала

11

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Используют измерительное устройство иСипи устройство отображения, как правило, высокочастотный дис­кретизирующий осциллограф, способный отображать относительное время прихода оптических импульсов на отка­либрованной временной шкале.

Рисунок В.2 - Структурная схема. Система на основе многолучевого лазерного диода

В. 1.4 Устройство задержкиПрименяют таков устройство, как. например, цифровой генератор задержки, который либо инициирует источ­

ник, либо инициируется источником и который способен передавать задержанный стартовый сигнал для электрон­ных устройств обнаружения сигнала (дискретизирующий осциллограф) в целях компенсации разницы распростра­нения задержки между испытуемым и эталонным образцами. Даннов устройство должно обеспечивать стабиль­ность времени задержки при измерениях в пределах менее 50 лс для среднеквадратичных значений дрожания и сдвига фазы.

В.2 Проведение испытаний

В.2.1 Измерения на эталонном образцеЭталонный образец вставляют в измерительное устройство и настраивают длину волны источника света на

первое значение длины волны для проведения измерения. Настраивают генератор задержки для получения изоб­ражения входного импульса на известной, откалиброванной временной шкале осциллографа.

Положение импульса определяется его пиковым значением или центроидом. Регистрируют временное поло­жение данного импульса по отношению к координатной метке (например, координатной сетке дисплея) калибро­ванной развертки для этого первого, эталонного значения длины волны.

Настраивают источник света на следующую длину волны и. без изменения задержки генератора, регистри­руют временную разницу т„{А,) между положениями данного импульса и импульса с эталонной длиной волны. По­вторяют данную процедуру для всех указанных длин волн и представляют результаты в виде изменения положе­ния импульса по отношению к эталонной длине волны.

П р и м е ч а н и е — При данном методе измерения точность задержки в устройстве задержки допускается не учитывать. Если вследствие больших временных различий импульсов для разных длин волн невозможно про­вести данные измерения, то необходимо использовать генератор задержки или похожий инструмент известной точности и регистрировать время задержки данного генератора и положение импульса на осциллографе для каждой длины волны для достижения требуемого результата.

В.2.2 Измерения на образцеОбразец вставляют в измерительное устройство, выбирают первое значение длины волны и настраивают ге­

нератор задержки для получения изображения входного импульса на известной, откалиброванной временной шка­ле осциллографа.

Регистрируют положение данного импульса на временной шкале.Настраивают источник света на следующую длину волны и регистрируют временную разницу т- ,̂ (А,) между

положениями данного импульса и импульса с эталонной длиной волны, указанную выше, без перенастройки гене­ратора задержки импульса. Данную процедуру повторяют для всех указанных длин волн, результаты представляют

12

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

в веде временного сдвига положения выходного импульса по отношению к положению импульса при эталонной длине волны. Если проводить измерения данным способом не представляется возможным, то поступают, как ука­зано в примечании В.2.1.

Вычитают измеренное значение временного сдвига входного импульса для каждой длины волны из значения сдвига выходного импульса при этой же длине волны.

В.З Расчеты

В.3.1 Группоеую задержку на единицу длины т (А,) определяют по формуле

[ r o u t ( 'Ч ) - Tint< A ,)= -------------------; ------------------- (В.З)

Lгде ъп(А.) — значение, измеренное в В.2.1;Ток (А,) — значение, измеренное в В.2.2;L — длина испытуемого волокна минус длина эталонного волокна, км.В.3.2 Используя данные из В.3.1. определяют наиболее точно соответствующее значение одному из уравне­

ний задержки, указанных в разделе 8.В.3.3 Используя наиболее точно соответствующие значения соответствующих коэффициентов из раздела 8.

рассчитывают дисперсию 0(А) или другие параметры, указанные в стандартах технических условий на волокно. На рисунке А.2 представлены пример подобранных данных задержки х (А) и рассчитанные значения дисперсии 0(A).

В.3.4 Дисперсия может быть определена через значения длины волны при нулевой дисперсии Ао и крутизны Si, или указанием коэффициента хроматической дисперсии для одного или более значений длины волны или обоими этими способами. В некоторых случаях длина волны при нулевой дисперсии и параметры кру­тизны используются только для расчета коэффициента дисперсии для значений длин волн, значитель­но отстоящих от значения длины волны при нулевой дисперсии.

Если указано значение длины волны при нулевой дисперсии, то значения длины волны, на кото­рых проводят измерения, должны включать в себя значение длины волны при нулевой дисперсии или данные для значения длины волны в пределах 100 нм. Если значения длины волны при нулевой дис­персии и крутизны используются только для расчета коэффициентов дисперсии для значений длин волн, значительно отстоящих от значения длины волны при нулевой дисперсии, то измерения должны охватывать значения длины волны, для которых проводят расчеты. Если коэффициент дисперсии ука­зан. измерения должны охватывать диапазон длин волн, для которого указан коэффициент дисперсии. В приложении Е приведена информация по измеряемым диапазонам длин волн и соответствующей методике подбора математической модели.

13

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Приложение С (обязательное)

Требования, относящиеся к методу С. Дифференциальный фазовый сдвиг

С.1 Оборудование

С. 1.1 Источник светаС.1.1.1 Многолучевые лазерные диодыПри использовании лазерных диодов требуется два значения длины волны лазера для каждого измерения

хроматической дисперсии (см. рисунок С.1). Центральная длина волны и модулированная выходная фаза каждого источника должны быть стабильными во время измерений при возникающих токе смещения, частоте модуляции и температуре диода.

Может быть применен лазерный диод с регулируемой температурой, с одной продольной модой или не­сколькими продольными модами и со стабилизацией выходной мощности (например, путем формирования сигнала с обратной связью с использованием оптического детектора). Дополнительный лазер может потребоваться для эталонной цепи в установках для проведения измерений в полевых условиях (см. С. 1.4).

С.1. 1.2 Светодиоды с последующей фильтрациейИспользуют один или более светодиодов (см. рисунок С.2). Их спектры должны фильтроваться, как правило,

с помощью монохроматора для получения ширины спектра при измерении на образце, которая должна быть не более 10 нм при уровне значений мощности излучения в 50 % максимума (FWHM).

С. 1.2 МодуляторВ модуляторе происходит амплитудная модуляция сигнала с источника света в целях получения формы вол­

ны с одной доминантной составляющей Фурье. Например, может быть приемлемой модуляция сигнала с синусои­дальной. трапецеидальной или прямоугольной формой волны. Как правило, достаточной бывает стабильность ча­стоты в одну миллионную долю.

При измерении дифференциального фазового сдвига необходимо избегать неопределенности, связанной с градуировкой 360(л), где п — целое число, посредством, например, уменьшения частоты модулятора для более длинных образцов, применения больших коэффициентов дисперсии или обоими этими способами. Например, мо­жет быть выбрана достаточно низкая частота модуляции с целью ограничить дифференциальные фазовые сдвиги до значений, меньших 360" для каждой пары длин волн. Максимальная частота для волокон категории В1 может быть определена по формуле

4 х 1 Q IZ A ^ ( Я ^ - Я р )

• V L АЛ(С.1)

где fn „ — максимальная частота, Г ц ;К — длина волны источника, позволяющая минимизировать f n tx . нм:Ас— ожидаемое типовое значение длины волны при нулевой дисперсии, нм;Su — ожидаемое типовое значение крутизны дисперсии при Ао . пс/(ны‘ км):L — длина образца, км;ДА — интервал длин волн между точками измерения дифференциальной фазы. нм.

Частота модулятора должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить адекватную точность измерения. Интервал длин волн ДА между точками измерения дифференциальной фазы, как правило, лежит в диапазоне

2 - 2 0 нм.С.1.3 Детектор сигнала и электронные устройства для обнаружения сигналаИспользуют оптический детектор, чувствительный в диапазоне измеряемых длин волн, совместно с фазо­

метром. Усилитель может быть использован для повышения чувствительности системы обнаружения. Типовая си­стема может включать в себя PIN-фотодиод. FET-усилитель и фазочувствительный детектор.

Система детектор-усилитель-фазометр будет реагировать только на основную составляющую Фурье моду­лирующего сигнала и выдавать постоянное в диапазоне полученной мощности оптического сигнала значение фа­зового сдвига сигнала.

Устройство обработки сигнала будет регистрировать разностный сигнал на выходе фазометра, созданный парой значений длин волн, используемых при испытании, и передавать выходной сигнал, представляющий собой дифференциальную фазу между двумя значениями длин волн, на компьютер (систему сбора и обработки данных). Выбор длины волны и измерение относительной фазы для двух значений длин волн должны быть проведены до­статочно быстро, чтобы на результат не повлиял дрейф длины образца. Блок обработки сигнала может быть реа­лизован несколькими способами: три примера приведены ниже.

В первом примере, изображенном на рисунках С.1 и С.2, блок обработки сигнала регистрирует значение фа­зы для одного значения длины волны, которое используется при проведении испытания, и затем регистрирует зна­чение фазы для другого значения длины волны. Хроматическую дисперсию для среднего значения длины волны определяют из дифференциальной фазы и длины волокна. Блок, обозначенный на рисунке С.2 как «обработка сиг­нала». может входить в состав компьютера. Второй пример представлен на рисунке С.З. Эталонный сигнал для фазометра сам по себе представляет одно из двух значений длин волн, используемых при проведении испытания и передаваемых по волокну.

14

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Многолучевые лазер­ные диоды Оптический пе-

Рисунок С.1 - Комплект оборудования для измерения хроматической дисперсии с использованием значения дифференциальной фазы. Система на основе многолучевого лазера

Испытуемый или ка­либровочный образец

Рисунок С.2 - Комплект оборудования для измерения хроматической дисперсии с использованием значениядифференциальной фазы.

Система на основе светодиода

15

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Испытуема

Рисунок С-3 - Комплект оборудования для измерения хроматической дисперсии. Измерение дифференциальной фазы методом двух длин волн

Испытуемый ипиИсточник калибровочный образец

Рисунок С-4 - Комплект оборудования для измерения хроматической дисперсии. Измерение дифференциальной фазы методом двойной демодуляции

Третий пример представлен на рисунке С.4. Свет попеременно излучается с двумя значениями длин волн на частоте в несколько сотен герц, что позволяет с помощью фазометра измерять дифференциальную фазу выходно-

16

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

го сигнала. Фазометр вырабатывает сигнал переменного тока, синхронный с модуляцией длины волны, с амплиту­дой. пропорциональной дифференциальной фазе между двумя значениями длины волны, используемыми при ис­пытании. Затем сигнал демодулируется синхронным усилителем в целях выработки сигнала постоянного тока, представляющего дифференциальную фазу. Хроматическую дисперсию определяют для среднего значения длины волны, используя значения дифференциальной фазы и длины волокна.

Оптические средства, например регулируемый оптический аттенюатор, могут быть применены для управле­ния принимаемой оптической мощностью.

С.1.4 Эталонный сигналЭталонный сигнал с той же основной составляющей Фурье, что и модулирующий сигнал, подают на фазо­

метр, с помощью которого измеряют дифференциальные фазы источников сигнала. Эталонный сигнал должен быть синхронизирован с модулирующим сигналом, и его. как правило, получают из модулирующего сигнала.

Ниже приведены примеры эталонных сигналов (см. рисунок С.1):a) В случав совмещения источников сигнала и детектора, например при лабораторных испытаниях или во

время калибрования, электрическое соединение может бьпь использовано между генератором сигнала и эталон­ным портом фазометра.

b ) Оптический переключатель, помещенный перед образцом, и детектор могут также быть использованы при совмещенном оборудовании.

c) При полевых испытаниях оптических кабелей (источники и детектор не совмещены) может быть использо­вана оптическая линия, как правило, включающая в свой состав источник модулированного светового сигнала, во­локно и детектор, аналогичные используемым для образца.

С.2 Проведение испытанийС.2.1 Измерения на образцеОбразец помещают в измерительное оборудование и вводят эталонный сигнал. Измеряют и регистрируют

дифференциальную фазу Дф(А.) соседних пар значений длин волн А' и А" со средним значением длины волны К .С2.2 КалиброваниеОбразец помещают в измерительное оборудование и вводят эталонный сигнал. Измеряют и регистрируют

дифференциальную фазу Дф'(А,) соседних пар значений длин волн А'_ и А" со средним значением длины волны А,.П р и м е ч а н и е — Все измерения на образце и калибровочные измерения проводят при уровне мощности

оптического сигнала на входе детектора, настроенного на диапазон сигнала, позволяющий минимизировать фазо­вые сдвиги в детекторе и электронных устройствах детектора, зависящий от уровня мощности.

С.З РасчетыДисперсию рассчитывают следующим образом. Вычитают значение дифференциальной фазы калибровоч­

ного волокна для каждой пары значений длин волн из соответствующего значения дифференциальной фазы об­разца.

С.3.1 Коэффициент хроматической дисперсии D(A.) для каждого значения длины волны А, определяют по формуле

D(A,.) = -3 6 0 -f-L-AA

(С.2)

где 0(А.) — коэффициент хроматической дисперсии, псДнм км): А' — среднее значение двух значений длин волн К\ и А“; . нм;Дф(А,) — измерено в С.2.1. градусы;Дср'(А,) — измерено в С.2.2, градусы;( — частота модулирующего сигнала. Гц;L — длина образца без участка, используемого для калибрования, км.

ДА = А‘ - А” нм.

С.3.2 Коэффициент хроматической дисперсии сам по себе может характеризовать испытуемое волокно. Для измерения коэффициента (коэффициентов) дисперсии для значений длин волн (значения длины волны), использу­емых при измерении, другие расчеты и обработка данных не требуются.

С.3.3 Дисперсия может быть определена через значения длины волны при нулевой дисперсии А; и крутизны So или указанием коэффициента хроматической дисперсии для одного или более значений длины волны или обои­ми этими способами. В некоторых случаях длина волны при нулевой дисперсии и параметры крутизны используют­ся только для расчета коэффициента дисперсии для значений длин волн, значительно отстоящих от значения дли­ны волны при нулевой дисперсии.

Если указано значение длины волны при нулевой дисперсии, го значения длины волны, на которых проводят измерения, должны включать в себя значение длины волны при нулевой дисперсии или данные для значения дли­ны волны в пределах 100 нм. Если значения длины волны при нулевой дисперсии и крутизны используются только для расчета коэффициентов дисперсии для значений длин волн, значительно отстоящих от значения длины волны при нулевой дисперсии, то измерения должны охватывать значения длины волны, для которых проводят расчеты. Если коэффициент дисперсии указан, измерения должны охватывать диапазон длин волн, для которого указан ко­эффициент дисперсии. В приложении Е приведена информация, относящаяся к измеряемым диапазонам длин волн и соответствующей методике подбора математической модели.

17

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Приложение D (обязательное)

Требования, относящиеся к методу D. Интерферометрия

0.1 Оборудование

Схематичные чертежи двух примеров испытательных систем для измерения хроматической дисперсии с ис­пользованием интерферометрического метода, эталонного волокна и воздушной эталонной траектории представ­лены на рисунках D.1 и D.2 соответственно.

D.1.1 Источник светаИнтенсивность и длина волны источника света должны быть стабильными во время измерения в диапазоне

используемых длин волн. Используют соответствующий источник света, например YAG лазер с рамановским во­локном. лампу или светодиод и т .д . При использовании методики синхронного усиления сигнала достаточно источ­ника света с низкочастотной модуляцией (50 - 500 Гц). Для модуляции света полезно задействовать модулятор света.

D.1.2 Волновой селекторС помощью волнового селектора выбирают значение длины волны, для которого измеряют групповую за­

держку. Допускается использовать, например, монохроматор, оптический интерференционный фильтр или другой волновой селектор в зависимости от типа оптических источников и измерительных систем. Волновой селектор раз­мещают либо на входном, либо на выходном конце испытуемого волокна. Ширина спектра на выходе волнового селектора должна быть ограничена точностью измерения дисперсии и составлять приблизительно 2 - 1 0 нм.

D.1.3 Детектор сигналаОптический детектор должен быть чувствительным в диапазоне измеряемых длин волн. При необходимости

полученный сигнал может быть усилен с помощью, например, трансимпедансной цепи. Для регистрации интерфе­ренционной картины может быть использован синхронный усилитель.

D.1.4 Оптическая эталонная траекторияОптическая эталонная траектория состоит из устройства линейного позиционирования и эталонного оптиче­

ского волокна или оптической линии задержки.П р и м е ч а н и е — При использовании воздушной траектории в качестве оптической линии задержки хро­

матическая дисперсия отсутствует. Следовательно, хроматическая дисперсия испытуемого волокна может быть легко измерена. Если оптическое волокно выбрано в качестве эталона волокно калибруют с помощью данного ме­тода испытания, при котором используется воздушная эталонная траектория. Существует возможность применить другой метод испытания, например А. В или С, описанный в настоящем стандарте, для калибрования эталонного волокна, если продольное отклонение значения хроматической дисперсии пренебрежительно мало.

D.1.4.1 Устройство линейного позиционированияУстройство линейного позиционирования размещают на эталонной траектории для обеспечения баланса оп­

тической длины двух траекторий интерферометра. Устройство позиционирования должно иметь достаточную точ­ность. однородность и стабильность линейного перемещения. Изменение длины должно охватывать диапазон от 20 до 10 мм при точности 2 мкм.

Используют эталонное волокно, приблизительно равное по длине испытуемому волокну. Значение групповой задержки эталонного волокна должно быть известно для диапазона длин волн, при которых проводят измерения. Эти значения необходимо знать для расчета групповой задержки испытуемого волокна.

П р и м е ч а н и е — Не допускается повторное расщепление эталонного волокна. Повторное расщепление может влиять на точность измерения.

D.1.4.2 Оптическая линия задержкиЗначение групповой задержки для оптической линии задержки должно быть известно для диапазона длин

волн, при которых проводят измерения. Эти значения необходимо знать для расчета групповой задержки испытуе­мого волокна.

D.1.5 Обработка данныхДля анализа интерференционных картин используют компьютер с соответствующим программным обеспече­

нием.

D.2 Проведение испытания

D.2.1 Измерения на образцеИспытуемый образец помещают в измерительное устройство и выбирают соответствующую длину волны А .

С помощью устройства линейного позиционирования определяют положение х,. в котором генерируется макси­мальная интерференционная картина, и регистрируют его.

Затем выбирают другую длину волны А. и с помощью устройства линейного позиционирования определяют положение х}, в котором генерируется максимальная интерференционная картина, и регистрируют его. Повторяют данную процедуру соответствующее число раз для длин волн А и регистрируют х.как показано на рисунке D.3.

18

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

D.3 Расчеты

D.3.1 Групповая задержка на единицу длиныРазницу во времени групповой задержки Л /„m(Л,) между эталонной траекторией и испытательной траекто­

рией выражают формулойД/ вт ( А, ) =( х1- х ) / с . (D.1)где с - скорость света в вакууме.В случае, когда спектральная групповая задержка эталонной траектории равна A t„(A ,), групповую задержку

испытуемого образца Д1^(А,) определяют по формулеДиА,) = Д Ы А ) + Д*,<*). (D.2)Отношение ДЦ|(А,) к длине испытуемого волокна L дает измеренное значение групповой задержки на едини­

цу длины г(А) для испытуемого волокна.D.3.2 Используя данные из D.3.1. определяют наиболее точно соответствующее значение одному из уравне­

ний задержки, указанных в приложении Е.D.3.3 Используя наиболее точно соответствующие значения соответствующих коэффициентов из приложе­

ния Е. рассчитывают дисперсию СХ.К), или другие параметры, указанные в стандартах технических условий на во­локно. На рисунке D.3 представлены пример данных задержки t(A) и рассчитанные значения коэффициента дис­персии 0(A).

Рисунок D.1 - Комплект испытательного оборудования для измерения хроматической дисперсии волокна. Интерферометрия по волоконной эталонной траектории

19

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Расщепитель Синхронный

Рисунок D.2 - Комплект испытательного оборудования для измерения хроматической дисперсии волокна. Интерферометрия по воздушной

эталонной траектории

з3

2гs13

о*о.

■̂1 Л»Длина волны, нм

4Я•88i>>о.Xi3&»85

Рисунок D.3 - Примеры данных задержки

20

Вре

мя

груп

пово

й за

держ

ки

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Приложение Е (обязательное)

Подбор значений хроматической дисперсии

Е.1 Общие положения

Выходные значения, получаемые в результате измерения хроматической дисперсии, представляют собой либо непосредственно измеренные значения хроматической дисперсии, либо значения групповой задержки как функции длины волны. Значение хроматической дисперсии и крутизну дисперсии определяют из производных этих данных. Дифференцирование чаще всего проводят после подгонки данных к математической модели или типу ап­проксимации.

В настоящем приложении приведено общее описание процедуры подбора значений хроматической диспер­сии и представлены некоторые стандартные уравнения, используемые при математическом моделировании.

П р и м е ч а н и е - Несмотря на то, что характеристики крутизны дисперсии могут не определяться норма­тивными требованиями, изготовители часто указывают типовые значения для облегчения аккомодации дисперсии.

Е.2 Определение уравнений и коэффициентов аппроксимации

В таблице Е.1 содержится общее описание аппроксимирующих математических моделей. Представление математической модели в виде полинома является общепринятым и может распространяться на полиномы высше­го порядка на тех же принципах при условии сохранения стабильности аппроксимации {см. ниже).

В таблице Е.2 указаны соответствующие уравнения для крутизны дисперсии.В таблице Е.З указаны формулы для длины волны при нулевой дисперсии и крутизны для данной длины вол­

ны (крутизна при нулевой дисперсии) для моделей трехчлена Зеллмайера и полинома второго порядка).

Т а б л и ц а Е .1 - Определение типа аппроксимации и коэффициенты аппроксимации: уравнения групповой задержки и коэффициент дисперсии___________________

Тип аппроксимации Групповая задержка т(А) Коэффициент дисперсии 0(A)Трехчлен Зеллмайера А + В * А ' + С * А ‘ 2 8 * А - 2 * С * АПятичлен Зеллмайера Л + в » А ' + С « А ' + 0 * * А ' + Е »

А'42 е » А - 2 * С « А ' - М » 0 « » А ' - 4 *£ * А 4

Полином второго порядка (квадратичный)

Д + В * А + С * А " 8 + 2 * С « А

Полином третьего порядка (ку­бический)

Л + В к А + С * А ' + 0 * А ” 8 + 2 * C * A + 3 * D * A ‘

Полино»/ четвертого порядка А + 8 * А + С * А ‘ + 0 * *А J+ £ х А" 8 + 2 * C * A + 3 * D * A ' + 4 x x £ * A ' ‘

Т а б л и ц а Е.2 - Уравнения крутизныТип аппроксимации Крутизна дисперсии S(A)Трехчлен Зеллмайера 2 * 8 + 6 * С * А ‘Пятичлен Зеллмайера 2 * 8 + 6 х С * Л * + 1 2 * О * Л ' ' + 2 0 *

* £ *Полино»/ второго порядка (квадратичный) 2 х СПолино»/ третьего порядка (кубический) 2 * С + 6 * 0 * АПолино»/ четвертого порядка 2 * С * 6 * 0 * Л * 1 2 * Е * Л ‘

Т а б л и ц а Е.З - Уравнения крутизны и длины волны при нулевой дисперсииТип аппрокси»иации Длина волны при нулевой диспер­

сии Ad

Крутизна при нулевой дисперсии Su

Трехчлен Зеллг/айера (С/8)14 88Полино»/ второго порядка (квад­ратичный)

-8/(2С) 2 С

П р и м е ч а н и я1 Для типа аппроксимации в виде трехчлена Зеллмайера альтернативная форма расчета коэффициента

хроматической дисперсии представлена формулой

2 Для полинома второго порядка (квадратичного) альтернативная форма расчета коэффициента хромати­ческой дисперсии представлена формулой

D(A) = So (А - Ао) (Е.2)

Е.З Процедура аппроксимации

21

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Для надежной числовой аппроксимации естественная абсцисса (длины волн) должна быть преобразована в значения с утиеньшенным диапазоном путем изменения координат до окончания определения регрессии методом наименьших квадратов. После нахождения регрессии параметры аппроксимации должны быть преобразованы об­ратно к виду первоначальной шкалы длин волн до окончания определения любой из производных.

Для решения проблемы аппроксимации следует выбирать соответствующее решение регрессии методом наименьших квадратов. Данный метод должен быть стабильным по отношению к шуму и другим погрешностям, вводимым во время измерения групповой задержки или данных дисперсии {1J .В зависимости от источника вход­ных данных используют уравнения для групповой задержки или производной дисперсии.

При аппроксимации должно быть использовано достаточное число точек. Когда порядок аппроксимации и число точек становятся сравнимыми, аппроксимация еще не позволяет достичь точных результатов.

Если аппроксимацию проводят для данных групповой задержки, данные хроматической дисперсии могут быть рассчитаны с помощью уравнений в таблице Е.1, при использовании коэффициентов, вычисленных при ап­проксимации. Экстраполяцию для значений длин волн, лежащих за пределами диапазона аппроксимации, следует проводить осторожно, так как аппроксимация может иметь нефизическую природу в точках за пределами данного диапазона.

Крутизна дисперсии может быть рассчитана из уравнений в таблице Е.2 с использованием коэффициентов, вычисленных при аппроксимации.

чСсылочный документ см. в разделе Е.4.

Е.4 Ссылочный документ(1| PRESS. William Н. Numerical Recipes in C: The Art of Scientific Computing. Cambridge University Press. T *

edition (1993).

22

Приложение ДА (справочное)

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42—2013

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартамРоссийской Федерации

Т а б л и ц а ДАЛОбозначение ссылочного меж­дународного стандарта

Степеньсоответствия

Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта

МЭК 60793-2 — *МЭК 60793-1-1:2002 —МЭК 60793-1 -41 ЮТ ГОСТ Р МЭК 60793-1-41—2013 «Волокна оптиче­

ские. Часть 1-41. Методы измерений и проведе­ние испытаний. Ширина полосы пропускания»

* Соответствующий национальный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. Перевод данного международного стандарта находится в ОАО «ВНИИКП».П р и м е ч а н и е — В настоящей таблице использовано следующее условное обозначение степени соответ­

ствия стандартов:- ЮТ - идентичные стандарты.

23

УДК 681.7.068:006.354 ОКП 63 6570 Э59

Ключевые слова: волокна оптические, хроматическая дисперсия, методы измерений, испытатель­ное оборудование, обработка результатов, расчеты

Подписано в печать 01.04.2014. Формат 60x847»

Уел. печ. л. 3.30. Тираж 31 экз. Заказ 1093

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ»,

123995 Москва. Гранатный пер., 4.

www.gostinfo.ru info@gostinfo.ru

ГОСТ Р МЭК 60793-1-42-2013